● 摘要
无人飞艇以其滞空时间长、能耗低、安全性能好、垂直起降、低速飞行、空中悬停等诸多方面优势，得到了广泛的应用。自主飞行控制系统作为飞艇的核心，决定了飞艇的飞行性能，对其开展研究有着重要的意义。
本文以无人飞艇为被控对象，设计了飞行控制系统的硬件和软件，开发了地面站软件系统，并进行了仿真实验。
首先，对无人飞艇进行结构和受力的分析，整理得到了飞艇的六自由度非线性数学模型，并利用小扰动方法进行线性化，根据线性化方程特点得到纵向运动状态方程和横向运动状态方程，从而将飞艇运动分解为解耦的纵向和横向运动，为控制回路搭建打下基础。
然后，对飞控系统进行总体方案设计，在此基础上以ARM为核心，完成了从选型到详细电路的硬件设计，以及模块化的软件设计。
接着，对飞控系统相关的算法进行了详细的介绍。研究了基于梯度下降法的捷联航姿算法，并进行了对比实验；设计了直线导航算法和圆周导航算法；结合飞艇的状态方程搭建了纵向运动控制回路和横向运动控制回路，并利用Matlab工具仿真验证了控制律的控制效果。
最后，根据功能需求设计了地面站软件系统，实现的功能有：串口通信、地图操作、航迹显示、航线规划、实时调参、航空仪表显示、飞行姿态的3D显示等；利用地面站软件对飞控系统进行了仿真测试，测试结果验证了飞控系统的可靠性与可行性。